Raza atomică
Raza atomică nu este o frontieră fizică unică. Este o mărime definită prin distanțe măsurabile și modele de legătură, iar tendințele periodice apar din competiția dintre sarcina nucleară, ecranare și numărul de învelișuri ocupate.
Ce înseamnă raza unui atom
Norul electronic nu se termină la o suprafață tare, deci raza atomică este o mărime operațională. Valoarea depinde de felul în care este definită și de mediul chimic.
Raza covalentă
Se deduce din distanțele internucleare în legături covalente. Este utilă pentru estimarea lungimilor de legătură, dar ordinul legăturii și vecinătatea chimică pot schimba distanța.
Raza metalică
În metale se deduce din distanțele dintre nuclee în rețeaua cristalină. Structura și coordonarea solidului fac parte din definiția experimentală.
Raza van der Waals
Descrie contactul dintre atomi care nu sunt legați covalent. Este de obicei mai mare decât raza covalentă și este relevantă pentru împachetare și interacții slabe.
Tendința periodică principală
Într-o perioadă, electronii de valență intră în același înveliș principal în timp ce sarcina nucleară crește. Ecranarea de către electronii aceluiași înveliș este incompletă, deci atracția nucleară efectivă crește și norul se contractă.
De-a lungul unei perioade
De la Na spre Cl, raza scade în general deoarece crește Z_eff. Tendința este robustă pentru elementele principale, deși valorile exacte depind de definiția razei.
În josul unui grup
Un nou înveliș ocupat apare la fiecare perioadă nouă. Electronii externi se află mai departe și sunt mai ecranați, astfel încât raza crește de obicei în josul grupului.
De ce valorile reale nu urmează o săgeată perfectă
Tendințele periodice sunt mecanisme, nu reguli geometrice fără excepții.
Blocul d se contractă lent
În metalele de tranziție, electronii adăugați în d modifică ecranarea în timp ce sarcina nucleară crește. Razele variază mai lent decât în multe secvențe ale blocului p.
Contracția lantanidelor
Electronii 4f ecranează relativ slab. De-a lungul lantanidelor crește atracția efectivă, iar razele se contractă; aceasta explică asemănarea surprinzătoare dintre Zr și Hf.
Lungimea legăturii nu este o sumă rigidă
O estimare cu raze covalente este utilă, dar legăturile multiple sunt adesea mai scurte decât legăturile simple, iar polaritatea și hibridizarea pot modifica distanța.
Un element poate avea mai multe raze utile
Același element poate avea rază covalentă, metalică și van der Waals diferite. Compararea unor tabele cere folosirea aceleiași definiții și a unor condiții comparabile.
Datele provin din structuri, nu dintr-o fotografie a atomului
Difracția cu raze X, neutroni sau electroni furnizează distanțe internucleare. Din acestea se construiesc raze convenționale coerente cu un model structural.
Legătura cu alte proprietăți
Atomi mai mici țin adesea electronii de valență mai aproape de nucleu, ceea ce se corelează cu energii de ionizare mai mari și electronegativitate mai mare. Totuși raza nu este cauza unică; aceleași mecanisme de sarcină nucleară efectivă și ecranare influențează toate aceste proprietăți.
Model ilustrativ: n²/Z_eff arată cum un înveliș mai mare mărește dimensiunea, iar o atracție efectivă mai mare o reduce. Nu este o rază atomică tabelată.
Exerciții rezolvate
Folosiți mecanismul înaintea memorării săgeților.
Na sau Cl
Na sau Cl
Soluție: În perioada 3, Cl are sarcină nucleară mai mare în același înveliș principal; ecranarea nu compensează complet, deci Cl este mai mic decât Na.
Li sau K
Li sau K
Soluție: K are un înveliș ocupat suplimentar și ecranare mai mare; de aceea K este mult mai mare decât Li.
Două tabele de raze
Două tabele de raze
Soluție: Nu compara direct o rază van der Waals cu o rază covalentă. Mai întâi identifică definiția și mediul structural al fiecărei valori.